专利名称：一种可控流型的气泡雾化喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明属于柴油机燃油喷射技术，特别涉及一种可控流型的气泡雾化喷嘴。
背景技术：
燃油喷射技术是提高柴油机燃烧效率和降低排放的关键技术。燃油经由喷嘴射入燃烧室形成液滴，所形成的液滴尺寸越小，其完成蒸发所需的时间越短，也就越有利于火焰的传播和扩散，从而可以有效地提高柴油机的燃烧效率，降低燃油消耗和排放。气泡雾化喷嘴是近十几年来发展起来的一种新型喷嘴。其原理是，将压缩空气与燃油在喷嘴混合室混合并形成稳定的泡状两相流动；该泡状流动在近喷孔处发生流态转变形成环状流；之后经过喷孔射流形成包含大量微气泡的液丝或液线；由于气泡内外压差的剧烈变化，气泡在液丝或液线中发生微爆，从而将包裹在其周围的液膜进一步破碎成为更加细微的液滴。相比于目前的压力式喷嘴和气助式喷嘴，其具有工作压力低、耗气率低等优点，成为近几年燃油喷嘴研究的一个热点。气泡雾化喷嘴内部的气液混合状态、气泡的尺寸与分布以及近喷孔处流型的平稳转变是影响燃油雾化质量的关键因素；在燃油和气液比固定的前提下，这些因素的控制主要受喷嘴几何结构的影响。喷嘴的几何结构直接决定了气泡雾化喷嘴的燃油喷射雾化效果。中国专利“可调式螺旋气泡雾化喷嘴”(CN201503015U)通过改变气泡发生器的结构以及气泡发生器的轴向位置来控制喷嘴内部的流态进而对燃油喷射雾化效果进行控制；该方案的缺点在于:若要生成不同尺寸的气泡以达到不同的燃油喷射雾化效果，则需要使用不同的气泡发生器，不能对近喷孔处的流型进行直接的连续调节，操作复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:现有的气泡雾化喷嘴不能对对喷嘴内部的气泡尺寸、混合室内的泡状流型以及近喷孔附近的流型转变进行控制。本发明的技术方案:一种可控流型的气泡雾化喷嘴，该气泡雾化喷嘴包括:充液管、充液管管套、密封垫圈、喷嘴、气泡生成处水力直径调节器、第一、第二近喷孔处几何调节器、充气管、气泡发
生器、第一、第二、第三O型密封圈。所述的充液管和充液管管套通过螺纹连接，充液管管套与喷嘴通过螺纹连接，并通过密封垫圈进行密封；气泡发生器安装在喷嘴上。所述的充液管末端的端面上设异向充液孔。所述的充气管及气泡发生器同轴安装在喷嘴上，与喷嘴连成一体。所述的气泡生成处水力直径调节器通过螺纹连接在喷嘴上，并与气泡发生器同轴。所述的第一、第二近喷孔处几何调节器对称布置在喷嘴轴线两侧，并通过螺纹连接在喷嘴上。
所述的气泡生成处水力直径调节器，第一、第二近喷孔处几何调节器与喷嘴的密封通过第一、第二、第三O型密封圈实现。所述的异向充液孔包括:一个中心孔和其四周围的八个均匀布置的通孔，中心孔与喷嘴同轴，八个通孔的中心线与喷嘴轴线呈45°角。所述的气泡发生器的中心线距离充液管末端端面的距离为喷嘴整体长度的1/3 ；气泡生成处水力直径调节器伸入喷嘴内腔部分的直径为喷嘴内腔直径的1/4 1/3之间的任意值；气泡发生器的截面直径为喷嘴内腔直径的1/4。所述的第一、第二近喷孔处几何调节器伸入喷嘴内腔部分的直径为喷嘴内腔直径的1/3，第一、第二近喷孔处几何调节器中心线距喷孔端面的距离为喷嘴整体长度的1/4。本发明的有益效果:本发明的可控流型的气泡雾化喷嘴具有以下优点:1、充液管末端异向充液孔的设置使得液体流经异向充液孔散射进入喷嘴。液体的异向充入能加强喷嘴内部的湍流强度，从而增大气泡脱离频率，减小气泡尺寸，保证气泡的均匀分布，提高喷雾的稳定性。2、气泡生成处水力直径调节器可对气泡生成处水力直径进行连续可调，流体流经突变截面时，其边界层厚度发生变化，并且在该截面处形成明显的速度梯度，从而改变了该区域的剪切应力；而剪切应力被认为对气泡发生器所产生的气泡大小具有明显的影响(文献:BubbIe Diameter on Detachment in Flowing Liquids, Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.24，pp.223-230，1981)。气泡尺寸的连续可调提高了喷雾的工况限制，保证柴油机在不同工况下具有良好的喷雾效果。3、近喷孔处几何调节旋钮可改变近喷孔区的几何结构和流通面积。流体流经近喷孔处几何调节器时，可形成漩涡；涡团的扰动可加强泡状流的均匀性，配合近喷孔的缩口结构最终在喷孔位置处完成由泡状流型向环状流型的转变。进一步提高喷雾稳定性，防止喷孔气塞，为外流场的燃油雾化提供稳定的液气条件。
图1为一种可控流型的气泡雾化喷嘴结构示意图。图2为充液管主视图。图3为充液管右视图。图中:充液管I，充液管管套2，异向充液孔3，密封垫圈4，喷嘴6，液相湍流区5，气泡生成处水力直径调节器7，泡状流区9，喷孔10，近喷孔区11，第一、二近喷孔处几何调节器8，12，充气管13，气泡发生器14，充气孔入口区15，第一、二、三O型密封圈16、17、18，近喷孔收缩口 19。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。一种可控流型的气泡雾化喷嘴，如图1所示，该气泡雾化喷嘴包括:充液管1、充液管管套2、密封垫圈4、喷嘴6、气泡生成处水力直径调节器7、第一、第二近喷孔处几何调节器8、12、充气管13、气泡发生器14、第一、 第二、第三O型密封圈16、17和18。所述的充液管I和充液管管套2通过螺纹连接，充液管管套2与喷嘴通过螺纹连接，并通过密封垫圈4进行密封；气泡发生器14安装在喷嘴6上。所述的充液管I末端的端面上设异向充液孔3。所述的充气管13及气泡发生器14同轴安装在喷嘴6上，与喷嘴连成一体。所述的气泡生成处水力直径调节器7通过螺纹连接在喷嘴6上，并与气泡发生器14同轴。所述的第一、第二近喷孔处几何调节器8、12对称布置在喷嘴6轴线两侧，并通过螺纹连接在喷嘴6上。所述的气泡生成处水力直径调节器7，第一、第二近喷孔处几何调节器8、12与喷嘴6的密封通过第一、第二、第三O型密封圈16、17和18实现。所述的异向充液孔3包括:一个中心孔和其四周围的八个均匀布置的通孔，中心孔与喷嘴同轴，八个通孔的中心线与喷嘴轴线呈45°角，燃油经充液管I通过异向充液孔3，并呈散状入射进入喷嘴，如图2、3所示。所述的气泡发生器14的中心线距离充液管I末端端面的距离为喷嘴6整体长度的1/3 ;气泡生成处水力直径调节器7伸入喷嘴6内腔部分的直径为喷嘴6内腔直径的1/4 1/3之间的任意值；气泡发生器14的截面直径为喷嘴6内腔直径的1/4。所述的气泡生成处水力直径调节器7与气泡发生器14之间的间隙最小为1.5mm,最大为整个喷嘴6内径。所述的第一、第二近喷孔处几何调节器8、12伸入喷嘴6内腔部分的直径为喷嘴6内腔直径的1/3，第一、第二 近喷孔处几何调节器8、12中心线距喷孔10端面的距离为喷嘴6整体长度的1/4。所述的第一、第二近喷孔处几何调节器8、12的调节具有各自的独立性，第一近喷孔处几何调节器8的端面与喷嘴6的中心轴线的距离最小为0.5mm,最大为喷嘴6内径的1/2 ;第二近喷孔处几何调节器12的端面与喷嘴6的中心轴线的距离最小为0.5_，最大为喷嘴6内径的1/2。燃油由充液管I并经由异向充液孔3进入液相湍流区5，同时气体由充气管13流经气泡发生器14进入喷嘴内部。气泡生成处水力直径调节器7与充液管I末端的端面之间的流动区为液相湍流区5。通过调节气泡生成处水力直径调节器7与气泡发生器14之间的间隙，即充气孔入口区15，对生成的气泡尺寸进行调节。生成的气泡在泡状流区9与液相混合形成泡状流，泡状流在流入近喷孔区前受第一、第二近喷孔处几何调节器8和12调节，在近喷孔区11完成泡状流到环状流的流型转变，通过喷孔10喷射进入燃烧室。气泡生成处水力直径调节器7与第一、第二近喷孔处几何调节器8、12之间的流动区为泡状流区9，喷孔10与近喷孔收缩口 19为近喷孔区11。
权利要求
1.一种可控流型的气泡雾化喷嘴，该气泡雾化喷嘴包括:充液管(1)、充液管管套(2)、密封垫圈(4)、喷嘴(6)、气泡发生器(14);充液管(1)和充液管管套(2)通过螺纹连接，充液管管套(2)与喷嘴通过螺纹连接，并通过密封垫圈(4)进行密封；气泡发生器(14)安装在喷嘴(6)上； 其特征是: 充液管(1)末端的端面上设异向充液孔(3 ); 充气管(13)及气泡发生器(14)同轴安装在喷嘴(6)上，与喷嘴连成一体； 气泡生成处水力直径调节器(7)通过螺纹连接在喷嘴(6)上，并与气泡发生器(14)同轴； 第一、第二近喷孔处几何调节器(8、12)对称布置在喷嘴(6)轴线两侧，并通过螺纹连接在喷嘴(6)上； 气泡生成处水力直径调节器(7)，第一、第二近喷孔处几何调节器(8、12)与喷嘴(6)的密封通过第一、第二、第三O型密封圈(16、17、18)实现。
2.根据权利要求1所述的一种可控流型的气泡雾化喷嘴，其特征是: 所述的异向充液孔(3)包括:一个中心孔和其四周围的八个均匀布置的通孔，中心孔与喷嘴同轴，八个通孔的中心线与喷嘴轴线呈45°角。
3.根据权利要求1所述的一种可控流型的气泡雾化喷嘴，其特征是: 所述的气泡发生器(14)的中心线距离充液管(I)末端端面的距离为喷嘴(6)整体长度的1/3 ;气泡生成处水力直径调节器(7)伸入喷嘴(6)内腔部分的直径为喷嘴(6)内腔直径的1/4 1/3之间的任意值；气泡发生器(14)的截面直径为喷嘴(6)内腔直径的1/4 ； 所述的气泡生成处水力直径调节器(7)与气泡发生器(14)之间的间隙最小为1.5mm,最大为整个喷嘴(6)内径。
4.根据权利要求1所述的一种可控流型的气泡雾化喷嘴，其特征是: 所述的第一、第二近喷孔处几何调节器(8、12)伸入喷嘴(6)内腔部分的直径为喷嘴(6)内腔直径的1/3，第一、第二近喷孔处几何调节器(8、12)中心线距喷孔(10)端面的距离为喷嘴(6)整体长度的1/4 ； 所述的第一、第二近喷孔处几何调节器(8、12)的调节具有各自的独立性，第一近喷孔处几何调节器(8)的端面与喷嘴(6)的中心轴线的距离最小为0.5mm，最大为喷嘴(6)内径的1/2 ;第二近喷孔处几何调节器(12)的端面与喷嘴(6)的中心轴线的距离最小为0.5mm,最大为喷嘴(6)内径的1/2。
全文摘要
一种可控流型的气泡雾化喷嘴，属于柴油机燃油喷射技术。解决了现有的气泡雾化喷嘴不能对喷嘴内部的气泡尺寸、喷嘴内流型以及近喷孔处流型转变进行控制的问题。该气泡雾化喷嘴的充液管(1)、充液管管套(2)和喷嘴(6)之间通过螺纹连接，充液管(1)端面上设异向充液孔(3)；气泡生成处水力直径调节器(7)与喷嘴螺纹连接，并与充气管(13)和气泡发生器(14)同轴布置；第一、第二近喷孔处几何调节器(8、12)对称布置在喷嘴轴线两侧并与喷嘴螺纹连接。本发明提供的气泡雾化喷嘴可通过控制喷嘴内部的几何条件，实现气泡生成尺寸及流型的调节，从而改善燃油喷射的雾化质量，提高柴油机燃烧效率，降低排放。
文档编号F02M61/16GK103225579SQ20131014591
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者孙春华, 宁智, 吕明, 阎凯 申请人:北京交通大学